背景抑制MR全身扩散成像的临床应用类PET成像

背景抑制MR全身扩散成像的临床应用类PET成像第1页，共55页。PET原理PET扫描仪利用γ光子对的直线性和同时性两个特性来进行符合探测，当成对γ光子被2个互成180°的探测器在符合时间窗宽（10~20ns）内同时被探测到，便得到1个符合电脉冲（计算机记录为1次湮没辐射事件），计算机对这些符合电脉冲进行甄别、分析，然后通过图像重建处理，得到人体断层图像。第2页，共55页。第3页，共55页。PET缺点所有葡萄糖代谢旺盛的组织（如心肌、神经、肾脏和膀胱）都会有显像剂浓聚，因而特异性较低。由于探测器密度低，PET空间分辨率要远低于CT和MR，需要图像融合才能对病变进行定位。费用高，由于PET显像剂使用的是短半衰期核素，其成本非常高，加之PET扫描仪价格不菲，PET检查费用每例近万元。第4页，共55页。DWI的基本原理弥散是指分子的随机侧向运动，即布朗运动。DWI是在常规SE序列基础上，在180度聚焦射频脉冲前后各加上一个位置对称极性相反的梯度场。在梯度场作用下水分子弥散时其中的质子横向磁化发生相位分散，不能完全重聚，导致信号衰减，故形成了DWI上的异常信号。第5页，共55页。扩散加权成像是通过一种特殊设计的序列，对于水的扩散（或弥散，布朗运动）非常敏感；扩散速度越快，则信号越弱；扩散速度越慢，则信号越强，因而在图像上形成对比。自由水（如脑脊液、尿液）具有最快的扩散速度，而正常组织由于有细胞膜的限制，细胞内水的扩散受限，因而扩散速度慢于自由水。正常组织之间扩散速度有一定的差异，最突出的是神经组织，因为其独有的轴突结构使水的扩散速度明显慢于其它组织。第6页，共55页。第7页，共55页。？第8页，共55页。蛛网膜囊肿第9页，共55页。表皮样囊肿第10页，共55页。DWI作为一种功能成像技术已被广泛应用于脑部疾病诊断中，由于它能提供独特的水分子运动信息，近年来它在体部的应用也开始增多。而WBDWI是最新的磁共振成像技术之一，全身扩散成像的研究中最具潜力的是背景信号抑制的全身扩散成像方法，简称DWIBS。DWIBS在传统DWI序列的基础上，添加翻转恢复脉冲（IR）以抑制背景，通过分段扫描和拼接组合，再经图像黑白反转得到大范围的“类PET”效果。第11页，共55页。Diffusion-weightedmagneticresonanceimaging(DWI)providesfunctionalinformationandcanbeusedforthedetectionandcharacterizationofpathologicprocesses,includingmalignanttumors;itmaythereforebeofvalueinstagingandfollow-upimagingofmalignanttumors.第12页，共55页。DWIusingsingle-shotecho-planarimaging(EPI)isawell-establishedmethodtoexaminethebrain.ExtracranialDWI,however,didnotbecomeaclinicalstandardbecausetheuseofEPIwascomplicatedbymagneticsusceptibilityartifactsandsevereimagedistortioninthebody.第13页，共55页。In2004,Takaharaetalreportedauniqueconceptofwhole-bodyDWI,called“DWIBS”.Thistechniqueintentionallyusesfreebreathingscanningratherthanbreathholdingorrespiratorytriggeringtovisualize(moving)visceralorgansandtheirlesions.第14页，共55页。DWIBS在对人体信号如脂肪、肌肉、自由水等进行抑制的同时，保留了可疑病灶的信号，从而能对全身的可疑病灶进行筛选。肿瘤组织由于失去接触抑制，致使细胞间隙变窄，水分子弥散受限，ADC值下降，在DWI上出现异常高信号。第15页，共55页。一般一次采集240mm覆盖范围的体积。轴位采集结束后，提取出弥散图像，并用三维最大密度投影法重建获得矢状、冠状或三维图像并反色。

类PET成像技术可以抑制肌肉、脂肪、肝脏、肾脏产生的磁共振信号，突出病变区域的对比度。第16页，共55页。第17页，共55页。病理情况：水的扩散受限细胞水肿——细胞水肿后，细胞间液减少，细胞内水增多，因而扩散受限的水增多，水的整体扩散速度慢于正常组织，主要见于脑急性梗死恶性肿瘤——恶性肿瘤细胞较正常细胞体积大，恶性肿瘤的细胞间液较正常少，二者结合，水的整体扩散速度慢于正常组织第18页，共55页。第19页，共55页。DWIBS主要特征Imageacquisitionduringfreebreathingmultiplesignalaveragingbackgroundbodysignalsuppressionbymeansofafatsuppressionpre-pulseheavydiffusionweighting第20页，共55页。第21页，共55页。healthy53-year-oldfemalevolunteerNormalhighsignalintensityinthebrainspinalcordnervesofthebrachialandlumbosacralplexusvertebralbonemarrowendometriumspleenCervical,axillary,pelvicandinguinallymphnodes第22页，共55页。正常腰丛神经第23页，共55页。Canceristhesecondleadingcauseofdeathindevelopedcountries,isamongthethreeleadingcausesofdeathforadultsindevelopingcountries,andisresponsiblefor12.5%ofalldeathsworldwide.第24页，共55页。Onceamalignanttumorisdetected,determinationofdiseaseextent(staging)isimportantforappropriatetreatmentplanninganddeterminingprognosis.Imagingplaysapivotalroleincancerstaging.Furthermore,imagingisofgreatimportanceinmonitoringresponsetotherapyandinthedetectionoftumorrecurrence.第25页，共55页。临床上对肿瘤患者放、化疗前后的全身多部位、多器官受累情况，尤其是远处转移情况的了解还受到一些限制:如CT辐射损伤及对比剂过敏风险、B超空间分辨率较低、活检有创伤等，此外，这些检查均缺乏大范围的部位覆盖。PET-CT作为一种全身检查方法，其临床应用受到经济状况、辐射损害及设备资源稀少等不利因素影响。第26页，共55页。StagingPrimarytumorsanddistantmetastasesexhibitingrestricteddiffusioncanbeidentifiedwithDWIBS.DWIBSmayespeciallybeusefultodetectrelativelysmalllesionsbecauseofitshighCNR.ThatevaluationofareasclosetotheheartandthediaphragmmaybehamperedinDWIBSbecauseofsignallossandartifactsduetoincoherenttissuemotion.DWIBSmaybeaveryusefuladjuncttoanatomicalMRIorCT,wheresmalllesionsmaybeobscuredoroverlookedbecauseofthelargeamountofimagedata,andlesionsinnormal-sizedorgansmaybemissed.第27页，共55页。下端食管癌第28页，共55页。MonitoringresponsetotherapyAnotherpotentialapplicationofDWIBSisintheassessmentofradiationand/orchemotherapyefficacy.CTandanatomicalMRIareusedforthefollow-upofcancerpatients.Serialmeasurementsoftumordimensionsaremade……DWIBScansimilarlybeappliedanditsabilitytoobtain(automated)totalvolumemeasurementsmayespeciallybeuseful第29页，共55页。第30页，共55页。a44-year-oldmanwithdiffuselargeB-celllymphomaCoronalmaximumintensityprojectionFDG-PETandDWIBSimagesbeforeinitiationofchemotherapy.FDG-PETandDWIBSimagesattheendoftreatmentshowresolvementofallpre-existinglesions.

治疗前治疗后第31页，共55页。第32页，共55页。Detectionoftumor

persistenceorrecurrenceDifferentiatingpersistentorrecurrenttumortissuefromposttherapeuticchangeisimportantforcorrectpatientmanagement,butisoftendifficultwithCToranatomicalMRI.Functionalimagingtechniques,suchasPETmayallowbetterdifferentiation.ThelessexpensiveDWIBSmayalsobeofvalue.Itcanbehypothesizedthatpersistentorrecurrenttumortissuewillshowamorerestricteddiffusionthantreatment-relatedchanges,mainlybecauseofhighercellulardensity.第33页，共55页。recurrenceofrectalcancer第34页，共55页。DrawbacksandlimitationsofDWIBS

First,DWIBSdoesnotexclusivelyvisualizemalignanttumors.Benignpathologieswithrestricteddiffusion,suchasabscesses,willalsoexhibithighsignalonDWIBSsourceimages.

Furthermore,DWIBSnotonl